秸秆还田可以增加土壤有机质,减少由秸秆焚烧引起的空气污染。秸秆掺混改变地表糙率,减轻雨滴打击引起的土壤结皮,影响降雨产流过程及坡面水流的流速和水动力学参数。表征坡面水流水动力特征的流速和水动力学参数是影响降雨侵蚀和产流输沙的重要因素。本文通过室内模拟试验,研究总量为160 mm的降雨过程中,不同秸秆掺混量(0(对照)、2、4、8 t/ha)、降雨强度(80、120、160 mm/h)和坡度(10、15、20°)的流速和水动力学参数随时间的变化过程及其对影响因子的响应特征。采用电解质脉冲边界模型方法测量秸秆掺混坡面的降雨产流流速和水动力弥散系数,计算相关水动力学参数(雷诺数、弗劳德数和阻力系数)。结果表明,降雨历时影响坡面流水动力特征,但是没有改变流态,在裸土坡面和秸秆掺混(4 t/ha)坡面,水动力特征变化过程以累积降雨量约为100 mm为界分为两个阶段。累积降雨量达到100 mm之前,流速、雷诺数和弗劳德数随累积降雨量的增加而增加,达西-维斯巴赫阻力系数随累积降雨量的增加而减小;累积降雨量达到100 m m之后,流速和弗劳德数随累积降雨量的增加而趋于稳定,雷诺数和达西-维斯巴赫阻力系数随累积降雨量的增加而增加。坡面水流的流态随降雨历时的增加几乎没有发生变化,在裸土坡面,水流为超临界层流;在4 t/ha的秸秆掺混坡面,水流为次临界或临界层流。秸秆掺混坡面的水动力学参数随时间变化的幅度较小,裸土坡面的水动力学参数随时间变化的幅度较大。以累积降雨量为100 mm时的试验数据,分析秸秆掺混量(0、2、4、8 t/ha)、降雨强度和坡度对坡面降雨产流流速和水动力学参数的影响。秸秆掺混量为0、2、4、8 t/ha的坡面降雨产流流速的平均值分别为0.17~0.23 m/s、0.10~0.17 m/s、0.09~0.13 m/s、0.06~0.11 m/s。与秸秆掺混量为0 t/ha的坡面流速相比,2、4和8 t/ha秸秆掺混量的坡面分别使流速降低28.44%、44.09%和55.56%。降雨强度和坡度的增加使流速增大,且两个相邻降雨强度和坡度之间流速没有显著差异(P<0.05)。采用非线性多元回归模型对实测流速进行拟合,确定系数大于0.92,表明拟合方程能较好的预测秸秆掺混量、降雨强度和坡度对流速的影响。秸秆掺混削减坡面流动力(雷诺数、弗劳德数和水动力弥散系数减小),增加阻力(阻力系数增大),改变坡耕地降雨产流的流态,4 t/ha及以上的秸秆掺混量使水流从超临界流变为次临界流。以累积降雨量为100 mm时的流速和流量计算雷诺数、弗劳德数和达西维斯巴赫阻力系数。结果表明,秸秆掺混对坡面降雨产流的流态有显著影响。随着秸秆掺混量的增加,雷诺数和弗劳德数减小,达西-维斯巴赫阻力系数增加。4 t/ha及以上的秸秆掺混量,使水流从超临界流变为临界流和次临界流。秸秆掺混使水流的水动力弥散系数减小,0、2、4、8 t/ha的平均水动力弥散系数为0.020、0.011、0.007、0.005 m2/s,相邻的两个秸秆掺混量对水动力弥散系数的影响没有显著区别(P<0.05)。秸秆掺混一方面可以削减水流动力,使水流趋于平稳;另一方面秸秆增加了水流路径的曲折性,又在一定程度上增加了水流的紊动性。秸秆掺混对坡面水流流态和阻力特征有显著影响,降雨强度、坡度和降雨历时也是重要影响因素。研究结果可为秸秆掺混对坡耕地土壤侵蚀影响研究及其模型预报提供支持。